沈阳近百年夏季气候变化多时间尺度结构特征

气候系统具有内在的时空多尺度、结构多层次、本质非线性等特征。例如,从较大尺度上讲气候有冷期和暖期之分,但这个冷（或暖）期中还含有较小尺度的冷、暖期,它们也还含有更小尺度的冷、暖期。气候变化的这种多尺度和多层次性使气候资料时间序列的变化极不规则,甚至显得杂乱无章,大的小的涨落（或距平）都有,用传统的分析方法很难识别其演化过程。近来,子波分析被引入气候变化的诊断分析中,成为揭示气候变化多层次结构的一种有效工具。本文用墨西哥帽子波变换分析了1906年以来沈阳夏季气温、降水在不同时间尺度上的结构和特性,以期…     

气候序列的层次结构

一个气候时间序列含有多个时间尺度 ,形成不同尺度的气候层次。气候是冷还是暖是随着尺度而变化的。文中用北半球地表月平均气温气候资料的子波变换分析表明 :气候突变点既随尺度有规律的变化 ,也具有随尺度变化而不变的性质 ,即标度不变性。不论什么尺度 ,气候总是有冷暖之分 ,这种自相似性可以帮助笔者从气候资料的子波变换中建立一个一维映射动力系统 ,它反映出气候突变时间的演变规律和气候的层次结构。     

不同气候背景下新疆冬季极端冷(暖)事件的变化特征

利用1961—2013年新疆89站逐日气温和NCEP再分析高度场资料,分析了不同气候背景下新疆1961年以来冬季(12月—翌年2月)出现的极端冷(暖)事件年代际变化及与其相联系的环流特征。根据对新疆冬季极端冷(暖)事件的气候背景划分,认为新疆冬季极端冷(暖)事件在不同气候背景中都有明显的不同,全疆冬季极端冷事件存在随气候背景转变而发生区域一致变化的特征,但冬季极端暖事件的变化则有南北反相的区域差异。总体而言,新疆极端冷暖事件发生的日数趋于减少,极端冷暖事件强度也具有显著减小的趋势;北疆西部和天山两侧是气候极端性变化最显著的区域。从冷暖期环流特征的差异来看,北疆型极端冷事件减少的主要原因来自于突变后极涡减弱,而南疆型极端冷(暖)事件减少(增加)则主要受欧亚范围内大片正变高区的影响。     

近百年中国、北半球和南半球气温内在结构比较（I）

气温气候资料是一个含有月、年、十年、百年等时间尺度的分形客体．大尺度上是冷暖之分,而每个冷（或暖）又分为较小尺度上的冷暖,形成层次结构．利用它的子波变换的尺度α－时间位置ｔ０表述,可以构造出分段线性一维映射动力系统,这个映射表征气候的层次结构,反映气候变化的突变点时间位置的规律和标度不变性．文中讨论了构造一维动力映射的基本原理,并以中国气温为例进行了验证．     

威宁县气候评述及近期降水动态

威宁县有气候资料近60年,气候经历了前暖期一平温过渡期一冷期一后暖期。前暖期到冷期为湿润期,后暖期为干暖期。过渡期到冷期气候特别反常,旱、涝交替,低温霜灾、冷涝重迭,自然灾害频繁,大灾年均在该期,本文叙述了冷暖期灾变对农业生产的影响。     

山东近百年降水的层次结构及趋势诊断

本文采用子波变换的方法分析了山东烟台、济南、青岛近百年降水距平序列,结果表明：气候系统高层次（时间尺度大）的多（少）雨期是由若干中低层次的多雨期或少雨期组成,东部沿海地区的烟台、青岛气候层次为7,降水变化以准70年周期振荡显著,中西部地区的济南气候层次为6,以准11年周期振荡最为显著。在百年以上尺度上,我省未来20年内为降水多雨期或平水期,但还存在中小尺度的降水偏多偏少阶段,2000年以前降水以偏少为主。     

中国气候变化的研究

总结了近10余年对中国气候变化的研究,重点对不同时间尺度的气温变化进行了分析.讨论了大暖期千年尺度气候振荡,中世纪暖期、小冰期及现代气候变暖等问题.     

武汉近百年来气温变化的多时间尺度分析

用墨西哥帽小波变换分析了武汉1905－1998年逐月气温资料，揭示了气候变化的多时间尺度结构，分析了其中存在的主要周期振荡和突变点。结果表明：武汉气候在20世纪主要经历了冷－暖－冷－暖4个阶段，目前处于相对暖期；气温存在准2年、21年和65年左右的周期振荡；不同时间尺度不具有不同的冷暖结构和气候突变点。     

石家庄极端冷暖天气气候事件及其与气候变暖

用石家庄市1955～2002年逐日气温资料，取其第95个和第5个百分位值作为确定极端高(低)温日的阈值来检测极端冷暖事件。对发生在2002年的极端冷暖事件进行检测分析证明，上述方法能比较有效地检测极端冷暖事件的发生。计算气温趋势变率表明，石家庄气候有明显的增暖趋势，随气候变暖夏季持续性强高温和破记录高温事件的出现频次增加；寒冷期趋于缩短；极端冷日趋于减少，极端暖日趋于增加。用季极端冷(暖)日数与气温求取相关的方法，分析各季极端冷暖事件与气候变暖的联系发现，气候变暖对冬季极端冷日减少的影响最甚。城市化效应使城市变暖趋势速率高于郊区，尤以最低气温表现明显；暖事件增多、冷事件减少的趋势速率也是城市高于郊区，且冷事件减少速率高于暖事件增多速率。在气候变暖背景下应特别重视冬季冷事件减少给人类带来的潜在影响。     

广西贺州市近半个世纪气温变化的多尺度分析

采用Morlet连续小波变换和和最大熵谱方法,分析了贺州市1957～2004年气温的多时间尺度变化特征.结果显示(1)贺州市近48年气温在20年时间尺度上,经历了暖-冷-暖3个阶段,70～80年代表现为较长的低温期;(2)从不同的时间尺度分析都表明贺州近年来处于偏暖期;(3)小波变换系数穿零点不一定是气候突变点;(4)贺州市年平均气温表现为明显的20年和4～7年左右的振荡周期.     

广东冬季气温时空变化特征

根据1954-2002年广东省48站冬季地面气温资料，利用多种气候统计方法，将广东省冬季气温分为全省性冷(暖)型、南冷(暖)北暖(冷)型等四种主要类型，其中全省性冷(暖)型占总年数的90％。广东省冬季气温有0．25℃／10年的增暖趋势，稍弱于全国。     

HHT新技术及其对ENSO的诊断

年际及年代际时间变率是当代气候研究的重要问题之一。通过对近百年Nino3区月平均海面温度（SST）资料做HHT多时间尺度分析，结果表明：SST的变化包含了7个不同时间尺度的准周期振荡和一个世纪尺度的气候态，SST的主周期发生了一次显著的变化：1891-1943年主周期是准2a，1944-2002年的主周期是3～4a；分析不同模态对ENSO事件的作用表明：3～4a和6～8a分量决定了ENSO事件发生，具有相位锁定的作用，而其余尺度上的分量起着振幅和持续时间的调制作用；近百年来，冷、暖气候态变化对ENSO的冷、暖事件的影响并不显著；一些研究认为的1977年以来的“暖态有利于ENSO暖事件发生”的主要原因是：准18～20a、40a和平均气候态三个时间尺度振荡的共同作用在1977-2002年期间呈强暖相位的缘故。自20世纪90年代末期，这三个尺度的共同作用在暖相位的振幅显著的减弱，对ENSO暖事件的影响可能会减小，这在ENSO的预报中应该引起注意。     

气候变化背景下宁夏冬季气温月尺度变化特征

基于宁夏20个气象站1961—2018年气象观测资料,利用季节经验正交函数(S-EOF)分析宁夏冬季气温月尺度变化特征。结果表明:宁夏冬季气温S-EOF分析第1模态各月空间型均表现为全区一致型;第2、第3模态各月空间型呈冷暖交替的分布特征。其中第2模态12月空间型表现为偏冷(暖)时1、2月表现为偏暖(冷)特征;第3模态12月及1月空间型偏暖(冷)时2月为偏冷(暖)特征。第2、第3模态时空分布与12月至次年2月乌拉尔山高压脊、西伯利亚高压、东亚大槽月尺度上的强弱调整过程存在很好的对应关系,当乌拉尔山高压脊和东亚大槽偏强、西伯利亚高压增强时,有利于对应月份气温偏低,反之亦然。     

基于客观识别的东亚区域温带气旋活动及其气候效应的研究综述

温带气旋是影响我国天气气候变化的重要系统,对东亚区域气旋活动及其气候效应的研究有助于加深东亚地区天气气候变化机理的认识。本文回顾了东亚气旋的识别方法、变化规律及气候效应的研究,主要进展如下:(1)1990年代以后,自动识别方法逐步替代了人工识别,各类算法对天气尺度气旋表达较好,但对多中心结构的温带气旋以及中小尺度气旋的识别和追踪能力还有待提高;(2)东亚气旋的尺度、性质、路径具有明显的多样性,气旋活动过程中的性质转变以及多尺度相互作用等方面近年来受到明显重视;(3)东亚气旋活动与区域气候异常以及伴随的强降水、大风等灾害性极端天气气候事件有密切联系,气旋区的识别和追踪有助于定量研究气旋演变与极端天气事件之间的局地联系。     

江苏省冬季气温、降水年代际异常及相关分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和江苏省冬季气温、降水资料,运用带通滤波、经验正交分解(EOF)和相关分析等方法,分析了江苏省冬季气候年代际异常及同期气温与降水的相关特征.结果表明:江苏省冬季气候的年代际变化具有很好的空间一致性,表现为全省整体偏暖(偏冷)和偏涝(偏旱)的趋势;冬季气候存在明显的年代际突变,时间在1980s中期前后,平均气温从偏冷时期向偏暖时期转换,降水由偏少期向偏多时期转换.通过冬季同期降水和气温的相关分析发现,降水和气温具有一定的正相关性,而他们的年代际分量的正相关性更为显著,这与冬季大气环流场和海温场的年代际变化有密切的关系.     

天时、气候与中国历史(Ⅰ):太阳黑子周长与中国气候

依据太阳黑子周期长度 (SCL)资料 ,将过去 2 5 0 0年分为“好天时代”(SCL <11年 )和“坏天时代”(SCL >11年 ) ,发现在“坏天时代”中国旱灾频率显著高于“好天时代”。“好 (坏 )天世纪”与气候暖(冷 )期有好的对应 ;并提出了太阳活动影响气候的过程链     

海温异常对台风形成的影响

本文利用地球流体力学实验室(GFDL)的低分辨气候模式进行数值试验,以研究海温异常对台风形成的影响.试验采用恒定8月气候条件和海表温度(SST).海温异常(SSTA)被置于北太平洋不同区域.结果表明,台风生成频率在暖SSTA区明显增加.这是由于暖SSTA区低层辐合的增强一方面使低空气旋式环流和高空反气旋式环流加大,另一方面导致低层水汽向该区辐合,使潜热释放加强,对流加剧所致.此一机制被用于解释台风频率和ENSO事件的相关.在冷ENSO年份,西北和西南太平洋台风增多不仅是由于赤道东太平洋SST异常冷,还与西太平洋SST异常暖有关.     

北大西洋年代际振荡（AMO）气候影响的研究评述

北大西洋年代际振荡（theAtlantic Multidecadal Oscillation,AMO）是发生在北大西洋区域空间上具有海盆尺度、时间上具有多十年尺度的海表温度（sea surface temperature,SST）准周期性暖冷异常变化。它具有65～80a周期,振幅为0.4℃。AMO的形成与热盐环流的准周期性振荡有关,它是气候系统的一种自然变率。诸多研究表明,AMO在北大西洋局地气候及全球其他区域气候演变中发挥了重要影响。欧亚大陆的表面气温,美国大陆、巴西东北部、西非以及南亚的降水,北大西洋飓风等都与之密切相关。AMO对东亚季风气候的年代际变化有显著的调制作用,暖位相AMO增强东亚夏季风,减弱冬季风,冷位相则相反。本文总结了这方面的研究进展,讨论了AMO对未来气候预测的意义,认为最近20多年来我国冬季的显著增暖与AMO处于暖位相有关,是人类温室气体强迫与暖位相AMO（自然因子）两种增暖影响相叠加的结果。随着AMO逐渐转入冷位相,我国冬季变暖趋势将放慢,并有望于21世纪20年代中期逆转。     

中国近100年来4个年代际的气候变化特征

研究了本世纪中国年平均气温、年总降水量的气候趋势。指出，２０世纪中国西北、东北、华北明显变暖；降水趋势值不大，但以负趋势为主。２０世纪８０年代中国降水、气温的区域特征明显：华北暖干、西南冷干、东北暖略偏湿、长江中下游冷湿。此外，还研究了２０世纪４个年代际的气候变化特征及差异。指出，在数十年尺度的暖背景下，中国的华北、长江下游等大部分地区降水偏少（比冷背景），东北降水偏多。２０世纪７０年代开始的增暖主要发生在西北、东北；黄河以南的增温还达不到４０年代的程度。相应的降水特征：除了黄河以南及江淮流域降水比４０年代多以外，其它大部分地区降水偏少。     

冬季北太平洋大气低频环流的年际和年代际变化特征及其与大气环流和海温异常的联系

利用1979—2015年ECMWF逐日再分析资料,通过EOF分解和回归分析研究了冬季北太平洋大气低频环流的年际和年代际变化特征及其与海表面温度异常(SSTA)和大气环流异常之间的联系。研究结果表明:冬季中纬度北太平洋地区850 h Pa低频尺度环流存在3个明显的变化模态:第一模态为海盆尺度的单极型异常气旋(反气旋)式环流,同期太平洋SSTA呈现El Ni1o(La Ni1a)以及PDO暖位相(冷位相)空间分布,阿留申低压强度增强(减弱),对流层中高层是正位相(负位相)的PNA型遥相关,北太平洋天气尺度风暴轴中东部南压(北抬);第二模态为在白令海峡和副热带地区呈气旋式与反气旋式环流南北向偶极型变化,同时中纬度北太平洋SSTA呈现NPGO(North Pacific Gyre Oscillation)正位相(负位相)的空间分布,黑潮区域SSTA偏暖(偏冷),北太平洋SSTA经向梯度加大(减小),对流层中高层为负位相(正位相)的WP型遥相关,北太平洋天气尺度风暴轴整体偏北(偏南),强度增强(减弱);第三模态为北太平洋中西部和北美西岸呈气旋式与反气旋式环流东西向偶极型异常,黑潮区域SSTA偏冷(偏暖)而北太平洋东部SSTA偏暖(偏冷),SSTA纬向梯度加大(减弱),同时赤道东太平洋出现类似La Ni1a(El Ni1o)的SSTA分布,北太平洋天气尺度风暴轴中东部明显减弱(加强)而西部略有加强(减弱)。